06.07 希格斯玻色子有了一個新朋友

希格斯玻色子有了一個新朋友


歐洲核子研究組織(CERN)基於新的希格斯數據集製作了這一事件的示意圖。

希格斯玻色子再次出現在世界上最大的原子加速器中——這一次,它與頂夸克和反頂夸克一起出現,後者是已知最重的基本粒子。這個新發現可以幫助科學家更好地理解為什麼基本粒子具有它們的質量。

當大型強子對撞機(LHC)的科學家在2013年首次證實希格斯粒子的存在時,這是一件大事。正如當時的《生活科學》雜誌報道的那樣,這一發現填補了物理學標準模型中最後一個缺失的部分,該模型解釋了微小亞原子粒子的行為。它也證實了物理學家關於宇宙如何運行的基本假設。但是僅僅找到希格斯粒子並不能回答科學家們關於希格斯粒子如何運動的所有問題。

新的觀察開始填補空白。

歐洲核子研究組織(CERN)是運作LHC的科學組織,該組織在一份聲明中解釋說,粒子物理學中最重大的謎團之一是組成物質的費米子之間的質量差異。舉個例子,一個電子比一個頂夸克的質量要小300萬倍。研究人員認為,希格斯玻色子在宇宙中產生質量的作用(如先前的科學解釋)可能是解開這一謎團的關鍵。


兩個實驗——緊湊型介子螺線管(CMS)和環形強子對撞機(ATLAS)——觀察到一個衰變,發現希格斯粒子與超重的頂部夸克的“偶”非常強烈,這表明粒子之間存在密切的親和力。這個結果與物理學家的預測相符。

新的測量“有力地表明,希格斯玻色子在夸克質量的最大值中起著關鍵作用”。儘管這肯定是標準模型的一個關鍵特性,但這是第一次被具有壓倒性意義的實驗驗證。

新的研究結果發表在今天(6月4日)的《物理評論快報》雜誌上。他們不代表一個單一的觀察,而是許多觀察的微弱信號,直到研究人員有足夠的數據來確定他們所看到的。

“希格斯-頂夸克”衰變,被稱為“ttH信號”,發表在一篇論文中,其統計顯著性被測量位於5.2 sigma,這意味著它在數據中的僥倖幾率遠高於1 / 350萬。與此同時,一篇後續論文被髮表,報告了6.3 sigma,這大大超過了5億分之一的概率,而這也許只是偶然而已。


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